Технология переработки подложек и печатных плат дает новую жизнь электронным отходам

Электронные отходы и связанное с ними загрязнение становятся все более угрожающими в глобальном масштабе. С постоянным развитием различных новых областей применения, включая роботов, носимые устройства, мониторы здоровья и одноразовые устройства, производство новых гибких электронных продуктов неумолимо, что усугубляет связанные с этим проблемы.

Более того, хотя влияние пандемии COVID-19 на цепочки поставок компонентов, таких как чипы, постепенно сходит на нет, хрупкость глобальных цепочек поставок теперь неоспорима. Следовательно, все больше производителей электроники рассматривают рынок переработанных компонентов из вторых рук как страховочную сетку за пределами обычных цепочек поставок.

В многообещающей разработке инженеры Массачусетского технологического института (MIT) объединились с командами технологического гиганта Meta и Университета Юты для разработки нового гибкого материала подложки. Это нововведение может быть использовано для производства электронных продуктов с более длительным сроком службы. Оно также может похвастаться такими преимуществами, как биоразлагаемость и низкие производственные затраты. Материал, возможно, может улучшить перерабатываемость различных одноразовых и носимых компонентов устройств.

Производство большинства гибких электронных подложек включает полимерный материал, называемый полиимидом, также известный как Kapton в деловых операциях. Его преимущества включают в себя отличную изоляцию и термостойкость, а также легкодоступный исходный материал, что делает его явно полезным для производства электронных продуктов. Однако его недостатки включают в себя необходимость высокой температуры 200-300℃ во время производственного процесса и сложность повторной обработки и переработки.

В прошлом, когда академические и промышленные сотрудники исследовали существование альтернативных материалов, они сосредоточились на полимерах противоположных типов из полиимидов, которые являются очень сложными. Из-за высоких затрат они невыгодны для коммерциализированного массового производства. Таким образом, команда MIT напрямую внесла изменения в полиимидный материал, чтобы сделать его совместимым с существующими линиями производства гибких подложек в отрасли.

Команда использовала технологию светоотверждения, чтобы обеспечить производство полиимида при комнатной температуре. Кроме того, они внесли изменения на молекулярном уровне в структуру полиимида, по сути, поместив липиды в полимерную цепь. Это не только позволяет избежать влияния на гибкость и электрические свойства материала, но и при погружении в мягкие растворители липиды растворяются, а полимер распадается на небольшие органические молекулы, что позволяет более легко перерабатывать дорогостоящие компоненты и редкие металлы.

vPCB: Печатная плата, пригодная для вторичной переработки

Проблема утилизации подложек и печатных плат привлекает все больше внимания. Как академический, так и деловой мир инвестируют в исследования в надежде решить эту дилемму. Помимо MIT, исследовательская группа из Вашингтонского университета (UW) изготовила печатную плату из материала под названием витример и назвала ее «vPCB».

Традиционные печатные платы огнестойки и устойчивы к химической коррозии, что делает их довольно долговечными, и, таким образом, их трудно перерабатывать и использовать повторно. Однако витример обладает характеристиками, которые позволяют перерабатывать, химически перерабатывать и ремонтировать царапины, привлекая внимание своим потенциалом стать новым устойчивым материалом. Этот материал можно не только затвердевать для производства печатных плат, но и после его расширения его компоненты можно извлекать для переработки и повторного использования.

Процесс производства vPCB очень похож на процесс производства традиционных печатных плат, что способствует его продвижению среди производителей. Кроме того, vPCB не только можно перерабатывать многократно, но и количество материала, отходившего в процессе переработки, также очень мало. По оценкам исследовательской группы, в пределах одного куска vPCB можно переработать до 98% витримерного материала и 100% армированного волокнами пластика.

Используя технологию, полученную в результате приобретения шотландской компании Retronix в конце 2023 года, американская служба по производству электроники Jabil может безопасно извлекать компоненты, такие как микросхемы, из печатных плат, полученных от клиентов, и повторно использовать их после выполнения ремонта.

Эти компоненты, полученные в результате переработки, очень полезны для клиентов в таких отраслях, как автомобилестроение, телекоммуникации, здравоохранение и национальная безопасность. Это связано с тем, что электронные продукты в этих отраслях часто работают в неидеальных условиях и будут использоваться десятилетиями. Если определенные компоненты необходимо отремонтировать или заменить, может быть сложно найти замену на обычных рынках.

Во время пандемии COVID-19 наблюдался серьезный дефицит поставок микросхем, что подтолкнуло больше компаний рассмотреть возможность использования переработанных компонентов, особенно клиентов в отраслях, связанных с автомобильной промышленностью или промышленными приложениями, которые больше всего пострадали от дефицита. Джабиль отметил, что, несмотря на то, что дефицит поставок в основном устранен, рыночный спрос на переработку и восстановление компонентов по-прежнему быстро растет.

Источник: https://www.digitimes.com/news/a20240919PD215/pollution-recycling-technology-manufacturing-development.html